способ получения рентгеновских снимков при рентгенологических исследованиях

Формула изобретения

1. Способ получения рентгеновских снимков при рентгенологических исследованиях, при котором просвечиваемый орган помещают на одной оси между источником рентгеновского излучения и приемником изображения, включающим рентгеночувствительную пленку с усиливающим экраном, формируют фокусное пятно источника рентгеновского излучения с определяющим размером, на расстоянии от исследуемого органа, отличающийся тем, что определяющий размер фокусного пятна не превышает 0,15 мм, расстояние от фокусного пятна до поверхности просвечиваемого органа устанавливают равным толщине органа в направлении просвечивания, а приемник излучения снабжают одним или двумя усиливающим экранами с суммарной нерезкостью не более 0,25 мм и располагают вплотную к поверхности просвечиваемого органа.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что мощность источника рентгеновского излучения не превышает 50 Вт.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области медицинской рентгенодиагностики и может быть использовано для получения рентгеновских снимков черепа, конечностей, позвоночника и т.д. за исключением снимков зубов.

Известен способ получения рентгеновских снимков [Кишковский А.Н., Тютин Л.А., Есиновская Г.Н., Атлас укладок при рентгенологических исследованиях. - Л.: Медицина, 1987, стр.8], при котором просвечиваемый орган располагается на одной оси с рентгеновским излучателем и приемником изображения, представляющим собой рентгеновскую пленку, размещенную в светонепроницаемой кассете [там же, стр.39, 43].

В силу того что фокусное пятно рентгеновского излучателя имеет конечные размеры, определяющий размер обычно составляет 1-2 мм, допустимая суммарная нерезкость Н=0,25 мм рентгеновского изображения подавляющего большинства просвечиваемых органов при съемке по этому способу может быть обеспечена, если расстояние между излучателем и этим органом (фокусное расстояние) составляет 1000-2000 мм [там же, стр.34-35].

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ дентальной рентгенографии (RU, 2194449 С2, 20.12.2000), заключающийся в просвечивании исследуемого органа, расположенного на одной оси между источником рентгеновского излучения и приемником изображения, включающим рентгеночувствительную пленку с усиливающим экраном, формировании фокусного пятна источника рентгеновского излучения с определяющим размером на расстоянии от исследуемого органа.

Как известно, суммарная нерезкость рентгеновского изображения определяется выражением (1)

где Н_г - геометрическая составляющая нерезкости, обусловленная рентгенооптической схемой съемки, Н _э - экранная составляющая, обусловленная типом усиливающего экрана приемника изображения.

Так как интенсивность рентгеновского излучения в соответствии с известным выражением (2)

где J - интенсивность излучения, k - коэффициент пропорциональности, i_a - ток трубки, Z_М - атомный номер материала мишени, U - рабочее напряжение трубки, R - расстояние, на котором измеряется интенсивность; обратно пропорциональна квадрату расстояния от излучателя до точки излучения, съемка при таком большом фокусном расстоянии требует использование рентгенодиагностических аппаратов с током несколько десятков мА и мощностью несколько кВт.

Применение мощных рентгенодиагностических аппаратов (далее аппаратов) соответственно с большой интенсивностью генерируемого излучения обуславливает достаточно высокую лучевую нагрузку на пациентов, обслуживающий персонал и окружающую среду. Это требует использование дополнительных мер противорадиационной защиты: обустройства специализированных рентгеновских кабинетов, ограничения назначаемых радиологический процедур и рабочего времени рентгенлаборантов.

Снизить мощность аппарата, одновременно произвольно уменьшая фокусное расстояние и ток рентгеновской трубки, не представляется возможным.

Действительно, уменьшение фокусного расстояния R, например, в два раза в соответствии с выражением (2) позволяет снизить мощность рентгеновского аппарата в четыре раза за счет снижения тока рентгеновской трубки при прежней интенсивности генерируемого излучения. Однако при неизменном размере фокусного пятна излучателя d это приведет к увеличению суммарной нерезкости изображения Н за счет геометрической составляющей Н_г и соответственно снижению его качества и информативности.

Общеизвестно, что снизить мощность также можно за счет повышения чувствительности приемников изображения, например применения усиливающих экранов. Однако в данном случае повышение чувствительности приемника не позволит сколько-нибудь значительно уменьшить фокусное расстояние, так как к нерезкости снимка, обусловленной геометрической составляющей Н_г, добавится экранная составляющая Н _э.

Таким образом, известный способ получения рентгеновских снимков может обеспечить необходимое их качество только при выполнении съемки с большого фокусного расстояния мощными аппаратами.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в получении качественных снимков при уменьшении фокусного расстояния и мощности аппарата, что позволит снизить лучевую нагрузку на пациентов, обслуживающий персонал и окружающую среду. Следовательно, способ становится более безопасным.

Для достижения этого технического результата в способе получения рентгеновских снимков при рентгенологических исследованиях, при котором просвечиваемый орган помещают на одной оси между источником рентгеновского излучения и приемником изображения, включающим рентгеночувствительную пленку с усиливающим экраном, формируют фокусное пятно источника рентгеновского излучения с определяющим размером на расстоянии от исследуемого органа, при этом определяющий размер фокусного пятна не превышает 0.15 мм, расстояние от фокусного пятна до поверхности просвечиваемого органа устанавливают равным толщине органа в направлении просвечивания, а приемник излучения снабжают одним или двумя усиливающим экранами с суммарной нерезкостью не более 0.25 мм и располагают вплотную к поверхности просвечиваемого органа.

Для получения наилучшего результата целесообразно использовать источник рентгеновского излучения с мощностью, не превышающей 50 Вт.

На чертеже представлена рентгенооптическая схема получения рентгеновских снимков по заявляемому способу, где 1 - фокусное пятно, 2 - просвечиваемый орган, 3 - элемент структуры органа, 4 - рентгеновская пленка, 5 - усиливающий экран, d_f - диаметр фокусного пятна, R - фокусное расстояние, R₁ - расстояние от элемента структуры до приемника изображения, D - толщина просвечиваемого органа.

Геометрическая составляющая нерезкости Н_г изображения, получаемого по заявленному способу, может быть рассчитана в соответствии с выражением (3)

где d_f - диаметр фокусного пятна, R - фокусное расстояние, R₁ - расстояние от элемента структуры до приемника изображения.

Указанные выше рентгенооптические параметры съемки взаимосвязаны и только все вместе позволяют решить поставленную комплексную задачу.

Как было отмечено выше, глаз человека замечает нерезкость, если она составляет 0.25 мм и больше. При съемке по схеме, представленной на чертеже, геометрическая составляющая нерезкости Н_г в соответствии с выражением (3) не превышает 0.15 мм независимо от того, как по толщине просвечиваемого органа расположены элементы его структуры. Если экранная составляющая нерезкости Н_э не превышает 0.2 мм, то в соответствии с выражением (2) суммарная нерезкость Н составит не более 0.25 мм, что вполне достаточно для обеспечения необходимого качества изображений.

Поскольку толщина любого просвечиваемого органа взрослого пациента не превышает 30 см [там же, стр. 43], то интенсивность рентгеновского излучения в соответствии с выражением (1) может быть снижена почти в 10 раз даже без учета влияния усиливающего экрана. Использование в приемнике изображения одного или двух усиливающих экранов дополнительно позволяет снизить интенсивность излучения на полтора - два порядка. Наилучший результат достигается, когда в качестве материала усиливающего экрана используется Gd₂O₂S. В целом мощность аппарата при съемке по заявляемому способу может быть снижена с нескольких киловатт до нескольких десятков ватт без какого-либо ущерба качеству получаемых изображений.

Пример конкретной реализации способа.

На базе РНИИ Травматологии и ортопедии им. P.P.Вредена совместно со специалистами НИИ Радиационной гигиены и государственной педиатрической медицинской академии проводились рентгенологические исследования некоторых органов тела пациентов различных возрастов по способу-прототипу и заявляемому способу. В качестве источника излучения при съемке по заявленному способу использовался рентгенодиагностический аппарат серии «Пардус» с размером фокусного пятна около 100 мкм. Приемник изображения - кассета с рентгеновской пленкой - содержала передний и задний гадолиниевые усиливающие экраны с величиной загрузки 40 и 80 мг/см² соответственно. Необходимая и достаточная плотность почернения снимков обеспечивалась выбором времени экспозиции.

В таблице приведены значения фокусного расстояния, мощности режима съемки и эффективной дозы облучения пациентов за одно исследование.

Представленные результаты позволяют сделать вывод о том, что заявляемый способ получения рентгеновских снимков может быть применен практически для всех органов тела человека за исключением зубов. При достаточном качестве изображения существенно снижены, во-первых, мощность аппарата и соответственно габариты, вес, потребляемая от электрической сети мощность, а во-вторых, что особенно важно, доза облучения пациентов.

Данные свойства заявленного способа гарантируют эффективность и безопасность его использования, в первую очередь при обследовании тяжелобольных пациентов и пациентов критических групп, в том числе в полевых условиях, аварийных и чрезвычайных ситуациях.

Таблица
Вид исследования	Возраст пациента	Фокусное расстояние, см		Мощность режима съемки, Вт		Доза облучения, мк3в
		Способ-прототип	Заявленный способ	Способ-прототип	Заявленный способ	Способ-прототип	Заявленный способ
Череп (прямая проекция)	Дети до 5 лет	100	15	1.8·103	20	2.2	0.3
	Взрослые		-	-	-	-	-
Грудь (прямая проекция)	Дети до 5 лет	100	15	3.8·10 3	20	2.7	0.2
	Взрослые		20		35	5.5	0.4
Тазобедренный сустав	Дети до 5 лет	100	15	3.8·10 3	25	8.8	0.7
	Взрослые		20		40	14.8	1.2